废气涡轮增压器.doc

1废气涡轮增压器的基本工作原理 涡轮增压器是用来提高发动机功率和减少排放的重要部件。涡轮增压器本身不是一种动力源，它是利用柴油机排出的具有一定温度和压力的废气能量，经过涡轮机的旋转转化为转子的机械能，从而带动与涡轮机同轴的压气机高速旋转，将空气压入汽缸，增加发动机的充气量，可供更多燃油完全燃烧，提高了发动机的功率。1.1废气涡轮增压器的基本结构1-进气箱；2-消音器；3-排气蜗壳；4-涡轮机转子；5-轴承；6-轴承箱；7-喷嘴环； 8-封口环；9-废气扩散器；10-涡轮机进气壳；12-压气机进气壳、1.1.1 废气涡轮废气涡轮增压器的压气机采用离心式压气机，而废气涡轮有轴流式和径流式涡轮机两种。“育鲲”轮增压器为轴流式涡轮增压器。废气涡轮有涡轮进气箱喷嘴环工作叶轮排气箱等组成1.1.2 压气机离心式压气机主要由进气消音器压气机叶轮扩压器排气蜗壳等组成。空气从消音器滤网处进入。1.2.1 压气机工作原理本轮压气机采用单级离心式压气机。当压气机工作时，新鲜空气经过气道轴向进入压气机叶轮，由于导流作用，气流能在最小的损失下均匀进入压气机叶轮1.2.2 涡轮机工作原理本轮涡轮机为单级轴流式涡轮机，主要元件是固定的喷嘴环和旋转的工作叶轮。在工作时，具有一定压力和温度的废气以一定得流速流入喷嘴，在喷嘴收缩型的流道中膨胀和加速，气体压力和温度降低，而转度升高，部分压力能转变为速度能2.增压器喘振的机理增压器喘振是发生在离心式压气机部分的。当压气机的流量小到一定值后，气体进入工作叶轮和扩压器的方向偏离设计工况，叶片背面气流出现分离并且不断扩大，同时产生强烈的脉动并有气体倒流，引起压气机气流的流量、压力出现波动，导致压气机产生强烈的振动并发出异常的响声。喘振是压气机的固有特性，增压器工作时应尽量避免发生喘振3.影响增压器喘振的因素 从增压器的工作原理可知，压气端与废气端的能量不平衡是导致增压器喘振的根本原因。而导致根本原因的因素很多，比如：增压器滤网脏堵，透平气道脏堵，柴油机燃烧不良导致后燃，柴油机负荷严重不均，柴油机气阀关闭不严漏气，气阀和喷油定时不对，扫气箱着火等等。增压器喘振的具体原因和解决办法4.1 增压系统气流通道堵塞（1）压缩机进口滤网脏堵，使压气机空气流量减小而发生喘振。解决办法：清洗或更换滤网。（2）消音器的羊毛毡松脱，使进气空气流动阻力增大流量减小而发生喘振。解决办法：将松脱的羊毛毡重新铆好。（3）压气机叶轮和扩压器严重积垢，使压气机空气流通面积变小；涡轮叶片及喷嘴环积垢严重，引起涡轮效率降低，导致压气机空气流量减小而发生喘振。解决办法：在柴油机运行中对涡轮和压气机进行清洗工作。（4）空冷器脏堵，使气流阻力增大，压气机背压升高，流量减少而产生喘振。解决办法：对空冷器进行化学清洗，清除脏物。（5）气缸进排气口结碳和油污，导致气口气流面积减小，压气机空气流量减少而产生喘振。解决办法：定期清除进排气口的积碳和污物，确保气流通畅。（6）废气锅炉烟道积碳脏堵，使涡轮后背压上升，导致压气机的空气流量减少而发生喘振。解决办法：清洁疏通锅炉烟道。6.na40/s型增压器防喘振控制的设计“育鲲”上的na40/s型增压器没有设置专门的防喘振的设计。增压器一旦发生喘振，其压气机轴承所受应力将会变大，会对设备造成损坏、甚至造成重大事故。为保障船舶安全，防止设备损坏，应给增压器设置防喘振保护本文所做的主要工作和得出的结论：1.分析了“育鲲”轮上增压器的工作原理和特点，结合喘振的机理，得出喘振产生的主要原因是压气机中的流量小于设计工况，而使气体在叶片或扩压器上产生强烈的分离，同时产生强烈的脉动，引起压气机工作不稳定。2.结合“育鲲”轮的实际，列出了可能影响船上增压器喘振的因素。主要有柴油机因素，中冷器因素，增压器因素，环境因素。3.提出了可能导致喘振的具体原因和解决方法，设置了“育鲲”轮上增压器喘振故障的排除程序。4.对na40/s型增压器进行了防喘振控制的设计。采用设置放气阀，在高工况下经济性不好；采用变喷嘴环增压器，初投资过高，经济性不好，且存在排气泄漏；最适宜采用设置旁通补燃控制。采用旁通阀控制，可用微机控制系统控制阀的开度。由于知识所限，本文的部分内容得研究还很初步，许多内容有待于进一步研究：1.运用建模计算，确定不发生喘振的柴油机运行界限。2.对微机控制系统中的处理器，采用plc进行控制，对其的编程。育鲲”轮增压器为man bw公司生产的na40/s型废气涡轮增压器，其工作状况对于提高柴油机的功率有着十分重要的意义。本文介绍了增压器的工作原理，分析在使用过程中容易发生的故障并分析可能的故障原因，提出方法和建议。通过亲身操作增压器的清洗，自己总结了增压器清洗的步骤及注意事项。希望能为轮机管理人员处理类似故障和正确使用增压器提供参考和借鉴。目前， 柴油机的涡轮增压技术在20世纪中期得到广泛使用，利用柴油机排出的废气能量驱动涡轮高速旋转，带动涡轮机同轴的压气机叶轮高速旋转 ，压气机将空气压入发动机的汽缸，增加了空气的密度，从而增加了发动机的充气量，可以多供给燃料，提高了柴油机的功率还充分利用了柴油机的废气能量，提高了柴油机的经济性。涡轮增压器安装在柴油机的排气总管上，处于高温高压和高速运运转的工作状况，工作环境恶劣，易发生故障。涡轮增压器发生故障后，会造成柴油机功率下降冒黑烟耗油量增多噪声增大等现象。因此对废气涡轮增压器常见故障进行分析，并由此提出故障排除的方法是非常必要的。 今天，几乎所有柴油机都采用涡轮增压。